基于PLC控制的C650臥式車床

徐敏

摘要：C650臥式車床是應(yīng)用十分廣泛的金屬切削機(jī)床，主要用于工件的外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋加工。傳統(tǒng)C650臥式車床采用繼電-接觸控制，線路復(fù)雜、動(dòng)作速度慢、安全可靠性較差、故障診斷與排除較為困難等缺點(diǎn)，造成加工效率、效益差。本文基于可編程邏輯控制器（PLC）對(duì)傳統(tǒng)C650臥式車床進(jìn)行改良，提高了車床的可靠性、安全性和可維護(hù)性。

Abstract：C650 Horizontal lathe is widely used in machine tools of metal cutting， such as processing the outer circle， inner circle， face and thread of workpiece. The traditional C650 horizontal lathe adopts relay contact control， which has many disadvantages， such as complex circuit， slow movement speed， poor safety and reliability， causing poor processing efficiency. Based on the programmable logic controller （PLC） to improve the traditional C650 horizontal lathe， improve the reliability， safety and maintainability of the lathe.

關(guān)鍵詞：C650臥式車床；PLC；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Key words： C650 horizontal lathe；PLC；system design

中圖分類號(hào)：TG511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）13-0139-02

0 引言

C650臥式車床屬于中型車床，可加工最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm，最大工件長(zhǎng)度為3000mm和5000mm[1]。機(jī)床三大運(yùn)動(dòng)形式由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)完成，分別為主軸電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)、快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。本文將采用歐姆龍公司生產(chǎn)的CPM2A型號(hào)的PLC對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，由PLC改良控制后，機(jī)床控制電路得到了極大的簡(jiǎn)化，各項(xiàng)性能得到很大的改善，維護(hù)方便，易于檢修，由此C650臥式車床的工作效率有了顯著提高。

1 C650臥式車床控制要求

1.1 主軸電動(dòng)機(jī)M1

主軸電動(dòng)機(jī)采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸運(yùn)動(dòng)及刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。對(duì)該臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制要求如下：直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)；可正反轉(zhuǎn)；并可實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向的電氣停車制動(dòng)；為加工調(diào)整方便，增加點(diǎn)動(dòng)功能。

1.2 冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2

機(jī)床增加冷卻泵電動(dòng)機(jī)，機(jī)床車削加工時(shí)實(shí)施冷卻液，防止刀具和工件溫度過高、延長(zhǎng)刀具使用周期、提高工件加工質(zhì)量。冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制要求如下：?jiǎn)畏较蜻B續(xù)運(yùn)動(dòng)。

1.3 快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M3

拖板快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)可提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。采用點(diǎn)動(dòng)控制。

根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)主電路如圖1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 PLC基本功能

①條件控制（或順序控制）：指PLC中的與、或、非指令代替繼電-接觸器中的串聯(lián)、并聯(lián)等邏輯關(guān)系，進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)控制。

②定時(shí)、計(jì)數(shù)控制：采用PLC內(nèi)部定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令代替繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器，進(jìn)行相應(yīng)的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能控制。

③數(shù)據(jù)處理：具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（如，邏輯運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等）、傳遞或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)排序查詢等功能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)采集分析和處理數(shù)據(jù)。

④聯(lián)網(wǎng)通信：PLC相互之間、PLC與上位機(jī)、PLC與其他智能設(shè)備間的通信，可構(gòu)成“集中管理、分散控制”，從而滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展需要。

同時(shí)，PLC還具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、位置控制及過程控制等功能。

2.2 I/O分配

根據(jù)C650臥式車床的控制要求，選用OMRON公司的CPM2A型PLC，輸入、輸出分配表如表1所示。

通過表1分配的I/O端口，將輸入、輸出現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行硬件連接，完成硬件設(shè)計(jì)；采用CX-Programmer軟件進(jìn)行梯形圖編寫，完成軟件設(shè)計(jì)。

2.3 PLC控制分析

①車床調(diào)整對(duì)刀過程：當(dāng)QS閉合后，SB2動(dòng)作，00002觸點(diǎn)接通，01001軟件線圈得電，使得KM1主觸點(diǎn)動(dòng)作，M1串入電阻限流點(diǎn)動(dòng)；SB2復(fù)位，00002觸點(diǎn)復(fù)位，M1停止，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制；

②刀架快速進(jìn)給過程：當(dāng)QS閉合后，扳動(dòng)刀架進(jìn)給手柄使得SQ動(dòng)作，00000觸點(diǎn)動(dòng)作，01005線圈得電，KM5主觸點(diǎn)閉合，M3起動(dòng)，使刀架快速移動(dòng)到指定位置；

③車床正常工作過程：當(dāng)QS閉合后，SB3動(dòng)作，00003觸點(diǎn)接通，01003線圈得電，KM3主觸點(diǎn)動(dòng)作串入限流電阻R；20002動(dòng)作，01001得電使得KM1主觸點(diǎn)吸合，M1正向起動(dòng)，開始加工。按下SB6，00006動(dòng)作，01004得電，使得KM4主觸點(diǎn)吸合，M2持續(xù)運(yùn)行，提供冷卻液。

2.4 PLC控制C650臥式車床的優(yōu)點(diǎn)

①控制方法。由于傳統(tǒng)C650臥式車床采用的繼電-接觸器控制，通過硬件接線實(shí)現(xiàn)邏輯控制，接線復(fù)雜、觸點(diǎn)動(dòng)作慢、程序不可變。本文采用PLC進(jìn)行控制，車床中的控制邏輯采用程序完成，只需要更改軟件程序即可對(duì)車床相應(yīng)功能進(jìn)行更改，簡(jiǎn)化了重新布線的繁瑣。

②工作方式。PLC控制采用循環(huán)掃描的工作模式（一個(gè)周期包含輸入采用；執(zhí)行程序；輸出刷新），所有軟觸點(diǎn)都處于周期循環(huán)掃描中，避免了串行工作時(shí)觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)、時(shí)序失配，大大地簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)。

③控制速度。繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的動(dòng)作、復(fù)位控制過程中，工作效率低，機(jī)械觸點(diǎn)容易出現(xiàn)顫動(dòng)。而PLC改裝后，程序中的軟觸點(diǎn)動(dòng)作速度快，并且不會(huì)有觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。

④系統(tǒng)可靠性及可維護(hù)性。傳統(tǒng)車床控制系統(tǒng)中，機(jī)械觸點(diǎn)長(zhǎng)期動(dòng)作會(huì)造成磨損，電弧燒傷等問題，影響設(shè)備使用壽命。而PLC的大量開關(guān)由軟件觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，可靠性增強(qiáng)，并且維護(hù)、調(diào)試方便。

3 總結(jié)

本文通過PLC對(duì)傳統(tǒng)的C650臥式車床進(jìn)行了改良，通過PLC軟件編程實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)雙向起動(dòng)、雙向制動(dòng)。改良后的C650臥式車床控制系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)車床中的控制線路，改進(jìn)了由于機(jī)械觸點(diǎn)眾多造成的設(shè)備體積大、動(dòng)作速度慢、程序不可更變的缺點(diǎn)，該系統(tǒng)完善了車床的相應(yīng)功能，通用性強(qiáng)，在機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)中運(yùn)用廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]章麗芙，邵林.電氣控制與PLC[M].北京師范大學(xué)出版社，2008.

[2]熊軼娜，蔣紅衛(wèi)，丁薇，張華.PLC在C650臥式車床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電工程，2009（04）.

[3]張燕，付麗鵬.C650臥式車床與PLC控制[J].吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（06）.